數(shù)控銑床編程時(shí)刀具半徑補(bǔ)償指令及運(yùn)用

摘要： 本文分析了刀具半徑補(bǔ)償概念及指令，如何靈活和合理地運(yùn)用刀補(bǔ)值，正確編制加工程序以保證數(shù)控加工的有效性和準(zhǔn)確性等問(wèn)題。

關(guān)鍵詞： 數(shù)控銑床編程 刀具半徑補(bǔ)償指令

一、刀具半徑補(bǔ)償?shù)母拍?/p>

在數(shù)控銑床上進(jìn)行輪廓加工時(shí)，由于銑刀的刀位點(diǎn)通常是定在刀具中心上，若編程時(shí)直接按圖紙上的零件輪廓線進(jìn)行，又不考慮而銑刀有一定的半徑，就會(huì)使刀具中心（刀位點(diǎn)）的運(yùn)動(dòng)軌跡和圖紙上的零件輪廓軌跡不重合，這樣由刀具圓周刃口所切出來(lái)的實(shí)際輪廓尺寸，就必然大于或小于圖紙上的零件輪廓尺寸一個(gè)刀具半徑值，因而造成過(guò)切或少切現(xiàn)象。為此必須使刀具沿工件輪廓的法向偏移一個(gè)刀具半徑，這就是所謂的刀具半徑補(bǔ)償指令。應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償功能時(shí)，只需按工件輪廓軌跡進(jìn)行編程，然后將刀具半徑值輸入數(shù)控系統(tǒng)中，執(zhí)行程序時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算刀具中心軌跡，進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償，從而加工出符合要求的工件形狀，使編程工作大大簡(jiǎn)化。

二、刀具半徑補(bǔ)償指令G40、G41、G42的格式

平面選擇指令G17（XY平面）、G18（XZ平面）、G19（YZ平面）。

G40取消刀補(bǔ)、G41左刀補(bǔ)、G42右刀補(bǔ)，G40、G41、G42都是模態(tài)代碼，可以相互注銷。刀補(bǔ)位置的左右是順著編程軌跡前進(jìn)的方向進(jìn)行判斷的，G41刀具中心將走在編程軌跡前進(jìn)方向的左側(cè)，G42刀具中心將走在編程軌跡前進(jìn)方向的右側(cè)。

D為刀具補(bǔ)償代碼，有D00-D99共100個(gè)地址號(hào)可用。刀補(bǔ)值可在MDI方式下鍵入。

X、Y及其坐標(biāo)值還是按G00及G01格式進(jìn)行確定。所不同的是，無(wú)刀具半徑補(bǔ)指令時(shí)刀具中心是走在程序路線上；有刀具半徑補(bǔ)償指令時(shí)刀具中心是走在程序路線的一側(cè)，刀具刃口走在程序路線上。

刀補(bǔ)動(dòng)作：刀徑補(bǔ)償在整個(gè)程序中的應(yīng)用共分為刀補(bǔ)引入、刀補(bǔ)方式進(jìn)行中和刀補(bǔ)解除三個(gè)過(guò)程。如圖1所示：當(dāng)執(zhí)行N2程序段時(shí)，運(yùn)算裝置同時(shí)先行讀入N3、N4兩段，在N2的終點(diǎn)做出一個(gè)矢量，其方向方向與N4的前進(jìn)方向垂直向左，大小等于刀具半徑值。在刀補(bǔ)進(jìn)行階段也是每段都先行讀入兩段，按“交點(diǎn)運(yùn)算”規(guī)則確定運(yùn)動(dòng)的終點(diǎn)。

%1000

N1 G54 G90 G17 G00 M03

N2 G41 X20 Y10 D01 刀補(bǔ)引入

N3 G01 Z-10F100

N4 G01 Y50

N5 X50 刀補(bǔ)進(jìn)行中

N6 Y20

N7 X10

N8 G00 Z10

N9 G40 X0 Y0 M05 取消刀補(bǔ)

N10 M30

三、刀具半徑補(bǔ)償指令使用注意事項(xiàng)

1.刀補(bǔ)的引入和取消必須在G00或G01方式下進(jìn)行，必須是在補(bǔ)償平面內(nèi)不為零的直線移動(dòng)。在刀補(bǔ)進(jìn)行的中間軌跡中允許有圓弧軌跡。

2.在指定刀補(bǔ)平面執(zhí)行刀補(bǔ)時(shí)，不能出現(xiàn)連續(xù)兩段僅第三軸的移動(dòng)指令，否則將出現(xiàn)過(guò)切或少切現(xiàn)象。

3.D00-D99為刀具補(bǔ)償號(hào)，D00意味著取消刀具補(bǔ)償。刀具補(bǔ)償值在加工或運(yùn)行之前必須設(shè)定在補(bǔ)償存儲(chǔ)器中，這樣刀補(bǔ)才起作用。

4.建立補(bǔ)償?shù)某绦蚨我话銘?yīng)在切入工件之前完成，撤消刀具半徑補(bǔ)償?shù)某绦蚨我话銘?yīng)在切出工件之后完成。

四、刀具半徑補(bǔ)償功能的應(yīng)用特點(diǎn)

在零件加工過(guò)程中，采用刀具半徑補(bǔ)償功能，可大大簡(jiǎn)化編程的工作量。具體體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

1.實(shí)現(xiàn)根據(jù)編程軌跡對(duì)刀具中心軌跡的控制?？杀苊庠诩庸ぶ杏捎诘毒甙霃降淖兓?如由于刀具損壞而換刀等原因)而重新編程的麻煩。在零件的自動(dòng)加工過(guò)程中，刀具的磨損、重磨甚至更換經(jīng)常發(fā)生，應(yīng)用刀補(bǔ)值的變化可以完全避免在刀具磨損、重磨或更換時(shí)重新修改程序的工作。假設(shè)原來(lái)設(shè)置的刀補(bǔ)值為r，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的加工后，刀具半徑的減小量為△，此時(shí)，可僅修改該刀具的刀補(bǔ)值：由原來(lái)的r改為r-△，而不必改變?cè)械某绦蚣纯蓾M足加工要求。

2.減少粗、精加工程序編制的工作量。由于輪廓加工往往不是一道工序能完成的，在粗加工時(shí)，均要為精加工工序預(yù)留加工余量。加工余量的預(yù)留可通過(guò)修改偏置參數(shù)實(shí)現(xiàn)，而不必為粗、精加工各編制一個(gè)程序。

在粗加工時(shí)，可將刀具實(shí)際半徑再加上精加工余量作為刀具半徑補(bǔ)償值輸入，而在精加工時(shí)只輸入刀具實(shí)際半徑值，這樣可使粗、精加工采用同一個(gè)程序，其補(bǔ)償方法為：設(shè)精加工余量為△，刀具半徑為r，如圖2所示：首先，人工輸入刀具偏置值為r+△，即可完成粗加工到圖示點(diǎn)劃線的位置；在精加工時(shí)，輸入刀具的半徑值r，即可完成最終的輪廓精加工。

3.改變刀補(bǔ)值對(duì)零件進(jìn)行加工修正

將刀具半徑補(bǔ)償與子程序結(jié)合應(yīng)用，不但可簡(jiǎn)化編程，進(jìn)行粗、精加工，而且可以進(jìn)行加工的修正，以保證加工品質(zhì)。

五、編程實(shí)例

例：按銑凸臺(tái)外輪廓→鉆銑4-Φ12通孔的工藝路線，編寫圖3數(shù)控加工程序。

主程序

O0006；

G40 G49 G80 G90；

G54 G00 X-55.0 Y-50.0；

M03 S500；

G43 G00 Z50.0 H01；

Z5.0；

G01 Z-6.0 F100；

G41 G01 X-20.0 Y-40.0 D01 M08；粗加工D01刀補(bǔ)值大一些

M98 P1111；

G41 G01 X-20.0 Y-40.0 D02 M08； 半精加工

M98 P1111；

M00程序暫停，測(cè)量工件尺寸

G41 G01 X-20.0 Y-40.0 D03 M08； 精加工

M98 P1111；

G00 Z10.0；

G99 G81 X30.0 Y30.0 Z-23.0 R5.0 F40；孔加工循環(huán)

Y-30.0；

X-30.0 Y30.0；

Y-30.0；

G80 G49 G00 Z120.0 M09；

M05；

M30；

子程序

O1111；

G01Y10.F100；

G02X-10.Y20.R10.；

G01X10.0；

G02X20.0Y10.0R10.；

G01Y-10.0；

G02X10.0Y-20.R10.；

G01X-10.

G02X-20.Y-10.R10.0；

G03X-40.0Y10.R20.；

G40G01Y-42.；

M99；

在主程序中用M00使程序暫停，此時(shí)測(cè)量工件尺寸，計(jì)算出其與零件圖尺寸的差值，并將差值補(bǔ)償輸入D03精加工刀具補(bǔ)償中，這樣加工出的工件就可滿足實(shí)際要求，以確保加工品質(zhì)。

因此，刀具半徑補(bǔ)償在數(shù)控銑床輪廓加工中有著非常重要的作用。掌握其指令格式、刀補(bǔ)原理，靈活、合理地運(yùn)用刀補(bǔ)值并子程序，正確編制程序是保證數(shù)控加工有效性、準(zhǔn)確性的重要因素。實(shí)踐證明，靈活應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償功能，合理設(shè)置刀具半徑補(bǔ)償值，在數(shù)控加工中有著重要的意義。